年产量15万吨啤酒厂工艺计算剖析

目录摘要.....................................................................................................................................31啤酒生产工艺....................................................................................................................31.1啤酒生产工艺简介.......................................................................................................31.2产品方案.......................................................................................................................41.2.1生产规模....................................................................................................................41.2.2主要原料规格.......................................................................................................41.2.3生产品种及数量...................................................................................................41.3劳动定员.......................................................................................................................52啤酒厂糖化车间的物料衡算..............................................................................................52.1啤酒生产基础数据.....................................................................................................52.2物料衡算.......................................................................................................................62.2.1100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产11°啤酒的基础物料衡算...........62.2.2生产100L，11°啤酒消耗原料物料衡算......................................................62.2.3年产150000吨11°啤酒的物料衡算表........................................................83啤酒厂糖化车间的热量衡算..........................................................................................103.1糖化工艺流程图..........................................................................................................103.1.1糖化用水耗热量Q1..........................................................................................113.1.2第一次米醪煮沸耗热量Q2...............................................................................123.1.3第二次煮沸前混合醪升温至70°C的耗热量Q3...........................................133.1.4第二次煮沸混合醪的耗热量Q4.......................................................................143.1.5洗糟水耗热量Q5..............................................................................................153.1.6麦汁煮沸过程耗热量Q6...................................................................................153.1.7糖化一次总耗热量Q总....................................................................................164糖化蒸汽耗用量计算........................................................................................................164.1一次糖化蒸汽耗用量..................................................................................................164.2糖化小时最大蒸汽耗用量Dmax..............................................................................164.3吨酒蒸汽耗用量.........................................................................................................164.4150000t/年啤酒厂糖化总热量衡算表........................................................................165工艺耗水量计算（含冷却水）.........................................................................................175.1糖化用水.....................................................................................................................175.2洗槽水用量................................................................................................................175.3糖化室洗刷用水..........................................................................................................175.4澄清槽洗刷用水.........................................................................................................175.5CPI装置洗涤用水......................................................................................................175.6过冷却器洗洗刷用水..................................................................................................175.7硅藻土过滤机洗刷用水..............................................................................................175.8清酒罐洗刷用水..........................................................................................................185.9洗瓶机洗刷用水..........................................................................................................185.10杀菌机用水...............................................................................................................185.11包装车间地面用水....................................................................................................185.12鲜啤酒桶洗刷用水量...............................................................................................185.13其他用水...................................................................................................................186150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算........................................................................1816.1发酵工艺流程示意图： 186.2、工艺技术指标及基础数据 197工艺耗冷量 Qt 197.1工艺技术指标及基础数据 197.2麦汁冷却耗冷量 Q1 197.3发酵耗冷量 Q2 207.4酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量 Q3 217.5酵母培养耗冷量 Q4 227.6发酵车间工艺耗冷量 Q 228非工艺耗冷量 228.1露天锥形罐冷量散失 Q5 228.2清酒罐，过滤机及管道等散失冷量 Q6 239150000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表 23设计总结 24参考文献 252摘 要啤酒的整个酿造过程，大概可以分为四大工序：麦芽制造、麦汁制备、啤酒发酵、啤酒包装。其中麦汁制备是啤酒生产的重要环节， 它包含了对原料的粉碎、糖化、麦汁过滤和煮沸等工艺。本文设计的工厂采用 3班倒的工作制，每天工作24小时，除去设备清洗和升温时间 4小时，实际生产时间按 20小时计，啤酒厂年产量15万吨，主要说明的工艺计算括物料衡算，糖化车间热量衡算，水衡算，发酵车间冷量衡算四大部分， 完成初步计算，以利于整个啤酒厂设计的后续进行。关键词：工艺计算，物料衡算，热量衡算，水衡算，冷量衡算啤酒生产工艺1.1啤酒生产工艺简介浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽，麦芽干燥后再将根芽除掉。经6~8周时间的贮藏，使其后熟，然后加入大米一起用粉粹机粉碎，麦汁进入糊化锅，糊化后进入入糖化锅与工艺水和蒸汽混合， 使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物质。淀粉经糖化后分解为葡萄糖、 麦芽糖及糊精等；麦芽中含有内肽酶、羧肽酶等分解蛋白质的酶类将蛋白质分解。 糖化结束后，将糖化醪泵入过滤槽或压滤机进行压滤， 除去麦芽皮，麦芽皮可作优质饲料。将过滤得到的麦汁和原麦汁混合于煮沸锅中， 煮沸过程中分2~3次添加酒花或其制品，使其中的有效成分溶解出来， 而使蛋白质和单宁凝结起来， 形成热凝固物析出，同时对麦汁进行了杀菌。麦汁经煮沸后，进入酒花分离器，分离掉酒花，再进入回旋沉淀槽，分离出热凝固物，经过板式换热器，冷却介质为2~4℃的水，经过换热，麦汁温度可从95℃降到5～7℃，冷却结束后，冷麦汁进入发酵罐。麦汁进发酵罐时，同时添加酵母，然后进行发酵。在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导3致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约 6天，淡色啤酒为5天左右。发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵入成熟罐。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来， 使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在 7~21天。将成熟啤酒用啤酒过滤机进行过滤后，即可装入瓶内、罐内或桶内，得到成品啤酒。传统桶装啤酒不经灭菌即为生啤酒，现装桶前多先经无菌处理制成无菌生啤酒；瓶装啤酒或罐装啤酒或者在灌装后进行巴士灭菌，或者在灌装前进行无菌过滤，保质期在 6个月左右。1.2产品方案1.2.1生产规模啤酒厂年产量为150000t1.2.2主要原料规格本工艺采用符合我国啤酒麦芽标准 QB1686的优质麦芽和优质大米。1.2.3生产品种及数量产品名称：瓶装啤酒年产量：150000t产品规格：11度淡色啤酒生产天数：280天／年班产量200t×31.2.4产品质量及标准GB191 包装储运图示标志GB2758 发酵酒卫生标准GB4544 啤酒瓶GB4789.1~4789.28 食品卫生检验方法 微生物学部分GB4928 啤酒实验方法GB5739 啤酒塑料周转箱GB6543 瓦楞纸箱4GB10344 饮料酒标签标准GB4927-91 啤酒质量标准1.3劳动定员1）啤酒厂生产车间配置200人，其他部门60人。2）工作制度全年生产，实行单双周轮休制，采用 3班倒的工作制，每天工作 24小时。厂正常生产时间按照淡旺季生产周期安排。啤酒厂糖化车间的物料衡算2.1 啤酒生产基础数据通过对各步工艺要点的计算，得出各物料的量见表 3-1：表2-1啤酒生产基础数据表1啤酒生产基础数据名百分比（%）项目名百分比（%）称称无水麦芽85原料配比麦芽75浸出率大米25无水大米93冷却损失2浸出率发酵损失2啤酒损失原料利用过滤损失298率（对麦率汁）麦芽水分6装瓶损失2大米水分10总损失852.2物料衡算水大米酒花 酵母麦芽 糖化 热麦汁 冷麦汁 发酵 待虑酒(发酵液总量)酵母 二氧化碳成品酒 灌装 清酒 过滤2.2.1100kg 原料（75%麦芽，25%大米）生产11°啤酒的基础物料衡算1）热麦汁量：根据表2-1可得到原料利用率分别为：2）麦芽利用率：0.85(100－6)÷100=79.9％3）大米利用率：0.93(100－10)÷100=83.7％4）混合原料收得率：(0.75×79.9％＋0.25×83.7％)×98％=79.2％5）由上述可得100kg混合原料可制得11°啤酒：79.2÷11×100=720kg（6）已知11°麦汁在20℃时的相对密度ρ为1.0442，而100℃热麦汁比20℃的热麦汁体积增加1.04倍15，故热麦汁100℃体积为：720÷1.0442×1.04=717.1L（7）冷麦汁量为：717.1×(1－0.02)=702.8L（8）发酵液量为：702.8×(1－0.02)=688.7L（9）过滤酒量为：688.7×(1－0.02)=675.0L10）成品啤酒量为：675.0×(1－0.02)=661.5L2.2.2生产100L，11°啤酒消耗原料物料衡算（1）生产100L，11°啤酒消耗原料的量为： 100÷661.5×100=15.12kg（2）麦芽消耗量为：15.12×85％=14.1kg12.863）大米耗用量为：16.6－14.1=2.5kg2.32（4）酒花耗用量：对淡色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：717.1÷661.5×100×0.2％=0.217kg（由此得生产100kg，11度啤酒需要酒花量：661.5÷100×0.217=1.44kg ）5）热麦汁的量为：717.1÷661.5×100=108.4L6）冷麦汁的量为：702.8÷661.5×100=106.2L7）湿糖化槽是被排出的湿麦槽水分含量的80%，则湿麦槽量为：[(1－0.06)×(100%－85%)÷(100%－80%)]×12.8=9.024kg而湿大米槽量为：[(1－10%)×(100%－93%)÷(100%－80%)]×2.32=0.731kg故湿槽糖化槽量为：9.024＋0.731=9.755kg（8）酒花槽量：设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%，且酒花槽水分含量为80%，则酒花槽量为：[(100－40)÷(100－80)]×0.217=0.651kg（9）酵母量（以商品干酵母为计算）：生产100L啤酒可得2kg的酵母泥，其中一半生产接种用，一半作商品酵母用。湿酵母泥水分85%,则酵母含固形物量：1×（100%—85%）=0.15需要含水分7%的商品干酵母量为:0.15×100÷(100-7)=0.16kg（10）二氧化碳量因11°P冷麦汁密度为1.0442kg/L，则106.2L冷麦汁质量为：106.2×1.0442=101.7kg所以，11°P冷麦汁101.7kg中浸出物量为：11%×101.7=11.19kg设麦汁的真正发酵度为 80%，则可发酵的浸出物量为：11.19×80%=8.95kg麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11+H2O 2C6H12O6+2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则 CO2生成量为：8.95×44×4÷342=4.61kg7式中 44—CO2分子量342 —麦芽糖（C12H22O11）分子量设11°P啤酒含二氧化碳为0.35%，酒中含CO2量为：106.2×0.35﹪=0.372kg则释放出的CO2量为：4.61-0.372=4.24kg而1m3CO2在20℃常压下重1.832kg,故释放出的CO2的体积为：4.24÷1.832=2.31m311）发酵成品液量688.7÷661.5×100=104.1kg12）过滤酒量675.0÷661.5×100=102.04kg2.2.3 年产150000吨11°啤酒的物料衡算表（1）年产15万吨11°淡色啤酒糖化车间物料衡算，生产旺季以 160天计，糖化次数8次每天；淡季 120天，糖化次数6次每天，则旺季生产量占总产量的百分数为160×8÷（160×8＋120×6）×100%=64%则旺季日产量为： 150000×64％÷160＝600（吨/天）每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为： 600÷8＝75吨由此可算出每次投料量和其它项目的物料平衡：成品啤酒量（罐装前） 75×1000÷（1—2％）÷1.012＝75623.135（L）麦芽用量 75623.135÷661.5×75＝8574.05(kg）大米用量 75623.135÷661.5×25＝2858.02（kg）混合原料用量 8574.05＋2858.02＝11432.07（kg）热麦汁量 75623.135÷661.5×717.1＝81979.36（L）冷麦汁量 75623.135÷661.5×702.8＝80344.58（L）8湿糖化糟量75623.135÷100×9.755＝7377.04kg湿酒花糟75623.135÷100×0.651＝492.307（kg）发酵液量75623.135÷661.5×688.7＝78732.66（L）过滤酒量75623.135÷661.5×675.0＝77166.46（L）酒花耗用量（11432.07×0.217×661.5)10000=164.10÷（kg）由于旺季产量占到全年产量64%，由此可算得全年产量(75623.1358××160)÷64%=15.1×107(L)年实际产量为： 15.1×107×1011.5=14.93（万吨）11度淡色啤酒密度1011.5kg/m3）全年混合原料需要量：11432.07×8×160÷64%=22.85×106（kg）全年麦芽耗量： 8574.05×8×160÷64%=17.15×106（kg）全年大米耗量： 2858.02×8×160÷64%=5.65×106（kg）全年酒花耗量： 164.10×8×160÷64%=328204（kg）热麦汁量： 80344.58×8×160÷64%=164×106（L）冷麦汁量： 80357.41×8×160÷64%=160.7×106（L）全年湿糖化糟量：7377.04×8×160÷64%=14.8×106（kg）全年湿酒花糟量：492.307×8×160÷64%=9.85×105（kg）全年发酵液量：78732.66×8×160÷64%=157.5×106（L）全年过滤酒量：77166.46×8×160÷64%=154.3×106（L）把上述的有关的啤酒糖化间的三项物料衡算结果整理成物料衡算表，如表 1.2：9表1.2 啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对100kg100L11°淡色啤糖化一次150000t/年啤混合原料酒定额量酒生产混合原料kg10015.1211432.0722.85×106麦芽kg7512.88574.0517.15×106大米kg252.322858.025.65×106酒花kg1.310.217164.10328204热麦汁L717.1108.481979.36164×106冷麦汁L702.8106.280344.58160.76×10湿糖化糟kg64.539.7557377.0414.8×106湿酒花糟kg4.310.651492.3079.85×105发酵液L688.7104.178732.66157.5×106过滤酒L675.0102.0477166.46154.3×106成品啤酒L661.510075623.135151×106备注：11°淡色啤酒的密度为 1011.5kg/m3啤酒厂糖化车间的热量衡算3.1糖化工艺流程图本设计采用二次煮出糖化法，其工艺流程示意图如下所示，其中的投料量为10糖化一次的用料量。糊化锅糖化锅大米粉2858.02kg料水比1:4.5自来水，18℃麦芽粉8002.45kg，↓麦芽粉571.6kg料水比1:3.5热水，50℃44.5℃，60mint0（℃），20min↓10min↓13mint0℃63℃，60min70℃↓5min↓12min7min70℃，25min90℃，20min100℃，40min↓20min过滤糖化结束78℃100℃，10min麦槽90min麦汁煮沸锅回旋沉淀槽薄板冷却器冷麦汁煮沸温度10%↓↓酒花酒花糟冷凝固物去发酵罐热凝固物图2.1啤酒厂糖化工艺流程示意图[2]3.1.1糖化用水耗热量 Q1(1)根据工艺，糊化锅加水量为G1=(G糖化一次大米粉量+G糊化锅加入的麦芽粉量)=（2858.02+2858.0220%×）×4.5=15433.31kg式中，糊化锅加入的麦芽粉量为大米量的 20%，料水比1:4.5。(2)糖化锅料水比 1:3.5，糖化一次加入糖化锅的麦芽粉量为8574.05﹣2858.02×20%=8002.45kg则糖化锅加水量G2=8002.45×3.5=28008.56kg(3)糖化总用水量为：GW=G1+G2=15433.31+28008.56=43441.87kg(4)自来水平均温度取 t1=18℃，而糖化配料用水温度 t2=50℃，则定性温度为34℃，查资料知，水在 34℃时，比热容cW为4.174kJ/（kg·K）[3]故耗热量为：Q1=(G1+G2)cW(t2-t1)=43441.87×4.174×（50-18）=5.8×106（kJ）113.1.2第一次米醪煮沸耗热量 Q2由糖化工艺流程可知2Q2+Q2+Q2糊化锅米醪由初温Q=t0加热至100°C耗热Q21.=G米醪C米醪（100-t0）1）计算米醪的比热容c根据经验公式C谷物=0.01[（100-W）c0+4.18W]进行计算。式中W为含水百分率，c0为绝对谷物比热容，取 c0=1.55kg/（kg·K）c麦芽=0.01[（100-6）×1.55+4.18×6]=1.71kJ/(kgK)·c大米=0.01[（100-10）×1.55+4.18×10]=1.813kJ/(kgK)·G大米c大米G麦芽c麦芽G1cwc米醪=G麦芽G1G大米2858.021.8132858.02201.7115433.314.174=2858.022858.022015433.31=3.74kJ/(kgK)·G米醪=G大米+G′麦芽+G1=2858.02+2858.0220%+15433×.31=18862.93kg（2）米醪的初温t0设原料的初温为 18°C，而热水为50°C，则（G大米c大米G麦芽c麦芽）18G1cw50t0=G米醪c米醪（2858.021.812858.02201.71）1815433.314.17450=18862.933.74=47.23C°（c）把上述式子结果代回 Q=G米醪c米醪（100-t0）得Q2=18862.93×3.74（100-47.23）=3722784.09kJ(2)煮沸过程蒸汽带出的热量 Q2设定糊化时间为40min，蒸发强度为 5%，则蒸发水分量为：GV1=G米醪×5%×40/60=18862.93×0.05×40/60=628.76kg故12Q2=GV1·I=628.76×2258.4=1420001.67kJ式中，I=2258.4kJ/kg，为煮沸温度（约 100°C）下水的汽化热（kJ/kg）米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次耗热量的 15%，则热损失2为2=15%（Q2+Q2）=15%×（3722784.09+1420001.67）=771417.86kJ由上述结果得Q2=Q2+Q2+Q2=3722784.09+1420001.67+771417.86=5.914106×kJ3.1.3第二次煮沸前混合醪升温至 70°C的耗热量Q3按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度约为63℃，故混合前先从 100℃冷却到中间温度 t0。（1）糖化锅中麦醪的初温 t麦醪已知麦芽粉初温为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪比热容为8574.0528008.56c麦醪=G麦芽c麦芽G2cW=8574.051.7128008.564.174=3.60kJ/(kgK)·G麦芽G28574.0528008.56G麦醪=G麦芽+G2=8574.05+28008.56=36582.61kg则麦醪和米醪混合比热容为c混合=G麦醪c麦醪G米醪c米醪=36582.613.6018862.933.74=3.65kJ/(kgK)·G麦醪G米醪36582.6118862.93则可算得麦醪温度为：G麦芽c麦芽 18 G2cW 50t麦醪=G麦醪c麦醪2858.02201.711828008.564.17450=44.52℃36582.613.602）米醪的中间温度t根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪合并前后的焓不变， 则米醪的中间温度为：13G混合c混合t混合G麦醪c麦醪t麦醪t=G米醪c米醪55445.513.656336582.613.6044.52=97.62℃18862.933.74其中，G混合=G米醪+G麦醪=18862.9+36582.61=55445.51kg。由于中间温度 97.62℃比煮沸温度 100℃降低了2.38℃，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送过程中的热损失，可不必加中间冷却器。（3）由上述结果的 Q3Q3=G混合 c混合（70-63）=55445.51×3.65×7=1.42×106kJ3.1.4第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4由糖化工艺流程可知：Q4=Q4+Q4+Q41、混合醪升温至沸腾所耗热量 Q4（1）经第一次煮沸后米醪量为G′米醪=G米醪﹣GV1=18862.9﹣628.76=18234.14kg故进入第二次煮沸的混合醪量为G混合=G′米醪+G麦醪=18234.14+36582.61=54816.75kg2）根据工艺糖化温度为78°C，抽取混合醪的温度为70°C，则送到第二次煮沸的混合醪量为：[G混合（7870）G混合]×100%=54816.75854816.75100=26.7%1007030故Q4=26.7%G混合c混合(100-70)=26.7%×54816.75×3.65×30=1602649.91kJ（3）二次煮沸过程蒸汽带走的热量 Q″4煮沸时间为10min，煮沸强度5%，则蒸发水分量为：GV2=G混合×5%×10/60=54816.75×5%×10/60=456.81kgQ4=I·GV2=2257.2×456.81=1031111.5kJ4）根据经验公式Q4=15%(Q4+Q4)得Q 4=0.15×（1602649.91+1031111.5）=395064.22kJ14Q4=1.15(Q4+Q4)=1.15×（1602649.91+1031111.5）=3028825.66=3.0310×6(kJ)3.1.5洗糟水耗热量Q5设洗糟水平均温度为 80°C，每100Kg原料用水450Kg，则用水量为：G洗=G原料×450 100=11432.07×450 100=51444.32客观故Q5=G洗cw（80-18）=51444.32×4.174×62=13.31×106（KJ）3.1.6麦汁煮沸过程耗热量 Q6Q6=Q6+Q6+Q6（1）麦汁升温至沸点耗热量 Q6由糖化物料衡算表可知，100Kg混合原料可得到717.1kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70°C。则进入煮沸锅的麦汁量为：G麦汁=G原料×717.1 100=11432.07×717.1 100=81979.374（kg）又c麦汁=G麦芽c麦芽G大米c大米G原料cw6.4G原料.48574.051.712858.021.8111432.076.44.17411432.077.4=3.84kJ/(kgK)·故Q6=G麦汁C麦汁（100-70）=81979.374×3.84×30=9.44×106（kJ）（2）煮沸过程蒸发耗热量 Q6煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：GV3=G麦汁×10%×1.5=81979.374×10%×1.5=12296.91kg故Q6=IGV3=2257.2×12296.91=27.7610×6（KJ）（3）根据经验公式热损失 Q6为：Q6=15%（Q6+Q6）因此Q6=115%（Q6+Q6）=115%×(9.44×106+27.76×106)=42.78×106（kJ）153.1.7糖化一次总耗热量 Q总Q总=66×6×6×6×66×Qi=5.810+5.91410+1.4210+3.0310+13.3110+42.78×10i1=72.3×106kJ糖化蒸汽耗用量计算4.1一次糖化蒸汽耗用量使用表压为 0.3Mp的饱和蒸汽，热焓为 I1=2728.1kJ/kg，相应冷凝水焓为I1=588.2kJ/kg，热气效率η=95%，则D=Q总/[(I1-I1)η]=72.3×106÷（2728.1﹣588.2）÷0.95=35564.87kJ4.2糖化小时最大蒸汽耗用量 Dmax糖化操作中，麦汁煮沸时耗热量最大，已知煮沸时间 1.5h，热效率95%，则Qmax=Q6÷1.5÷95%=42.78×106÷1.5÷95%=30021052.6kJ相应最大蒸汽消耗量为Dmax=Qmax/(I1-I1)=30021052.6÷（2728.1﹣588.2）=14029.18kg/h4.3吨酒蒸汽耗用量根据生产设计，旺季糖化次数为160×8=1280次，共产啤酒75×1280=96000吨，占全年产量64%。则全年蒸汽消耗量为D每年=D×1280÷0.64=35564.87×1280÷0.64=71129740kg吨酒蒸汽耗用量：D吨酒=D每年/(96000÷64%)=4741.98kg旺季日蒸汽消耗量：D每天=D×8=35564.87=284518.96kg/d4.4150000t/年啤酒厂糖化总热量衡算表名 称规格（Mp）吨酒消耗/kg

每小时最每昼夜消大消耗量耗量/kg/kg

年消耗量/kg蒸汽0.3 4741.98 14029.18 284518.96 7112974016工艺耗水量计算（含冷却水）5.1糖化用水糖化锅加水比例 1：3.5，糊化锅加水比例 1:4.5，混合原料每次加入量为11432.07kg，其中，糊化锅加料量为 3429.6kg，糖化锅加料量为 8002.45kg。则每次糖化锅中用水量： 8002.45×3.5=28008.58kg每次糊化锅中用水量：3429.6×4.5=15433.2kg单次糖化用水量；28008.58+15433.2=43441.78kg糖化用水时间为 0.5h，因此每小时最大用水量=43441.78÷0.5=86883.56kg/h5.2洗槽水用量每100kg混合原料洗槽水用量为450kg，则洗槽水用量为11432.07÷100×450=51444.32kg5.3糖化室洗刷用水糖化室及设备洗刷用水单次定为 25吨，清洗时间为2h，则洗刷最大用水量=25/2=12.5吨/h5.4澄清槽洗刷用水单次洗涮用水定为 9吨，时间0.5小时，则洗涮最大用水量=9/0.5=18吨/h5.5CPI装置洗涤用水定一次洗涤用水7吨，0.5小时，则最大用水量=7/0.5=14吨/h5.6过冷却器洗洗刷用水定一次洗刷用水为 5t，地面洗刷用水3t，时间1.5h，则最大用水量=（5+3）/1.5=5.3t/h5.7硅藻土过滤机洗刷用水定一次用水为12t，地面洗刷用水 3t，时间1h，则最大用水量=12+3=15t/h175.8清酒罐洗刷用水每天刷洗清酒罐4个，用水量15t，地面清洗用水3t，时间1h，则最大用水量=15+3=18t/h5.9洗瓶机洗刷用水洗瓶机最大生产能力按 20000瓶/h计，单瓶清洗用水 1.5kg，则总用水量为20000×1.5=30000kg=30t/h5.10杀菌机用水杀菌机单瓶用水量 1kg，总耗水量20000×1=20000t/h=20t/h5.11包装车间地面用水地面洗刷用水15t，时间0.5h，最大用水量=15/0.5=30t/h5.12鲜啤酒桶洗刷用水量鲜啤酒桶容量30kg/桶，洗刷用水为其 1.5倍，即为45kg。5.13其他用水以上未计算的其他用水如管道、其他地面等，每班计 20t，用水时间2h，则每小时用水量=20/2=10t/h150000t/年啤酒厂发酵车间耗冷量计算啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类,下面发酵又有传统的发酵槽和锥形罐发酵等的分类。此外，不同的发酵工艺，耗冷量也不同。本设计以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行150000t/年啤酒的耗冷量计算。6.1发酵工艺流程示意图：℃热麦汁冷却冷麦汁（6℃）锥形罐发酵过冷却至－1℃贮94酒 过滤 清酒罐186.2、工艺技术指标及基础数据年产11淡色啤酒150000t；旺季160天，每天糖化8次；淡季120天，每天6次，每年共糖化2000次；主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形发酵罐；11Bx麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比热容可视作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麦芽糖厌氧发酵热q＝613.6kJ/kg；麦芽发酵度60％。根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：Q=Qt+Qnt工艺耗冷量Qt7.1工艺技术指标及基础数据年产11淡色啤酒150000t；旺季160天，每天糖化8次；淡季120天，每天6次，每年共糖化2000次；主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形发酵罐；11Bx麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·.K）；冷媒用15％酒精溶液，比热容可视作c2＝4.18kJ/（kg.·K）；麦芽糖厌氧发酵热q＝613.6kJ/kg；麦芽发酵度60％。根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：Q=Qt+Qnt7.2麦汁冷却耗冷量 Q1使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，冷却介质为 2℃的冷却水，出口温度为85℃。糖化车间送来的热麦汁温度为 94℃，冷却至发酵起始温度 6℃。19根据啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁81979.36L，而相应的热麦汁密度约为1.024kg/m3,故麦汁量为：G麦汁＝1.02481979.36＝83946.86（kg）又知11°麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·K），工艺要求在1h内完成冷却过程，则所耗冷量为：Q1＝Gc（t1－t2）/183946.864.0×（94－6）/129549294.7kJ/h≈29.55×106kJ/h式中t1和t2－－分别为麦汁冷却前后温度（℃）和冷却操作过程时间（ h）根据设计结果，每个锥形发酵罐装 4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量：Qf＝4Q1＝4×29549296.3＝118197179（kJ）相应的冷冻介质（2℃的冷水）耗能为：＝Q1＝29549294.7＝63051.45（kg/h）M1cm(t'2t'1)4.1885-2式中t′1和t′2－分别是冷冻水的初温和终温（℃）cm－水的比热容,为4.18kJ/（kg·K）7.3发酵耗冷量Q2（1）发酵期间发酵放热 Q＇2假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6kJ/kg。设发酵度为60％，则1L麦汁放热量为：q0＝613.611％ 60％＝40.50（kJ）根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为 80344.58L，则每锥形罐发酵放热量为：Q′0＝40.5080344.584＝12871201.7（kJ）由于工艺规定主发酵时间为 6天，每天糖化8锅麦汁，并考虑到发酵放热不平衡， 取系数1.5，忽略主发酵期的麦汁温升，则发酵高峰期耗冷量为：Q′2=Q'01.56=268150.04(kJ/h)246420（2）发酵后期发酵液降温耗冷 Q"2主发酵后期，发酵液温度从 6℃缓慢降至－1℃，每天单罐降温耗冷量为："＝4G麦汁·c[6－(-1)]＝483946.864.0＝（）Q0179402048.32kJ11°麦汁比热容c1＝4.0kJ/（kg·K））工艺要求此过冷过程在 2天内完成，则耗冷量为Q"2＝1.5Q"0/(24 2)=1.5×9402048.32÷（24×2）=293814.01（kJ/h）(3)发酵总耗冷量 Q2Q2＝Q′2+Q"2＝268150.04+293814.01＝561964.05（kJ/h）=5.62×105（kJ/h）(4)每罐发酵耗冷量 Q0Q0＝Q′0+Q"0＝12871201.7+9402048.32≈2.23×107（kJ）(5)发酵用冷媒耗（循环量）M2发酵全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷媒量为：M2=Q2/（cm×8）=561964.05/(4.188)=16805×.14kg/h7.4酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量 Q3在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁发酵，一般可重复使用5－7次，设酵母添加量为麦汁量的1.0％。且使用1℃的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却无菌水温为30℃，用－8℃的酒精液作冷却介质。由上述条件，可得无菌水用量为：w61.0%3G′=G冷麦汁=80344.586 1.0% 3＝14462.02(kg/d)式中80344.58为糖化一次的冷麦汁量（ kg）每班无菌水用量：Gw＝G′w/3＝14462.02/3＝4820.67（kg/班）假定无菌水冷却操作在 2h内完成，则无菌水冷却耗冷量为：Q′3＝Gwcm（tw－t’w）/τ＝4820.674.18 （30－1）/2＝292181.1（kJ/h）每罐用于酵母洗涤的耗冷量为：3＝Gwm（tw－t′w）/1.5＝4820.674.18（30－1）/1.5Qc21389574.41（kJ）=3.90×105（kJ）式中1.5――每班装罐1.5罐所耗冷冻介质量为：M3=Q3[cw(t2-t1)]/r=292181.1(4.×1748)=9756511×.29(kg/h)式中，t1和t2——冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为 -8℃和0℃7.5酵母培养耗冷量Q4根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为